一种六钛酸钠的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种六钛酸钠的制备方法，包括：a)将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为6～14的条件下反应，得到反应产物；b)将所述反应产物进行煅烧，得到六钛酸钠。本发明以可溶性钛源和可溶性钠源为原料，首先在pH值为6～14的条件下使其在溶液中发生反应，然后进行煅烧，两步即可得到六钛酸钠晶须，工艺步骤简单，制备条件温和，易于操作，成本低，易于实现工业化。
【专利说明】一种六钛酸钠的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无机材料制备领域，具体涉及一种六钛酸钠的制备方法。
【背景技术】
[0002] 六钛酸钠是一种宽禁带无机半导体材料，在机动车刹车片、抗菌杀菌、催化或复合 材料等领域有广泛的应用价值（J. Sol-Gel Sci. Technol.，2008, 47:158-164)。六钛酸钠不 像石棉那样具有致癌性，在自然环境中长期存留，不会自然分解消失等缺点，同时又能克服 钛酸钾纤维摩擦材料在低温区域摩擦系数低的缺陷，因此可以作为摩擦调节剂在摩擦材料 中使用。
[0003] 现有技术公开了多种六钛酸钠的制备方法，主要有水热法、烧结法、熔融法等，其 中水热法需要在高温高压下水热合成，烧结法一般难以合成六钛酸钠晶须，熔融法是目前 制备六钛酸钠的主要方法。如中国专利CN200710044775. 9公开了一种六钛酸钠的生产方 法，其主要工艺为：1.将含钛原料和含钠原料按照Ti02:Na20 = 2. 5?3. 0摩尔比的比例 称量；2.将上述混合均匀的原料进入到900?1300°C的高温炉中，停留20?lOOmin，使原 料成为熔融体；3.将熔融体取出，在专业骤冷机骤冷，使其分散成粒径小于100微米的细小 粉末；4.将上述细小粉末按固液比1 :15?1 :5的比例，进90?99°C的含硫酸浓度0. 5? 25 %热水反应器中，反应100?300min ;5.将上述反应器中的溶液进行固液分离，液体部 分单独蓄积，是纯的硫酸钠溶液；6.将上述固体部分用40?60°C的热水反复洗涤，洗净硫 酸根离子（S0，)，洗涤水返回到反应器中循环使用；7.将上述过滤机里卸出的物料，直接 进入隧道窑，在100?l〇〇〇°C下停留300?600min，完成重结晶转换，冷却至室温后即为成 品。上述方法虽然能够制备得到六钛酸钠晶须，但是其工艺步骤复杂、生产周期长，不利于 工业化生产；同时整个工艺步骤需要两步高温煅烧,导致生产成本过高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种六钛酸钠的制备方法，本发明提供的制备方法步骤简 单、成本低，易于工业化生产。
[0005] 本发明提供了一种六钛酸钠的制备方法，包括：
[0006] a)将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为6?14的条件下反应，得到反 应产物；
[0007] b)将所述反应产物进行煅烧，得到六钛酸钠。
[0008] 优选的，所述步骤a)具体为：
[0009] 将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为6?14的条件下混合，在pH值为 6?14的条件下反应。
[0010] 优选的，所述反应的温度为50°c?120°C，所述反应的时间为2h?48h。
[0011] 优选的，所述可溶性钛源为四氯化钛、硫酸氧钛或钛酸丁酯。
[0012] 优选的，所述可溶性钠源为硝酸钠、碳酸钠或氢氧化钠。
[0013] 优选的，所述可溶性钛源溶液中钛离子浓度为0. lmol/L?6mol/L，所述可溶性钠 源溶液中钠离子浓度为〇· lmol/L?10m〇l/L。
[0014] 优选的，所述煅烧的温度为300°C?1000°C，所述煅烧的时间为20min?480min。
[0015] 优选的，所述步骤b)之前还包括：
[0016] 将所述反应产物进行洗涤，然后干燥。
[0017] 优选的，将所述反应产物洗涤至电导率<300us/cm。
[0018] 优选的，所述干燥的温度为60°C?100°C，所述干燥的时间为12h?24h。
[0019] 与现有技术相比，本发明提供的六钛酸钠的制备方法包括：a)将可溶性钛源溶液 和可溶性钠源溶液在pH值为6?14的条件下反应，得到反应产物；b)将所述反应产物进 行煅烧，得到六钛酸钠。本发明以可溶性钛源和可溶性钠源为原料，首先在pH值为6?14 的条件下使其在溶液中发生反应，然后进行煅烧，两步即可得到六钛酸钠晶须，工艺步骤简 单，制备条件温和，易于操作，成本低，易于实现工业化。另外，本发明提供的方法无需使用 有机酸即可制备得到六钛酸钠。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例提供的六钛酸钠的X射线颜色分析图谱；
[0021] 图2为本发明实施例提供的六钛酸钠的透射电镜照片。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供了一种六钛酸钠的制备方法，包括：
[0023] a)将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为6?14的条件下反应，得到反 应产物；
[0024] b)将所述反应产物进行煅烧，得到六钛酸钠。
[0025] 本发明以可溶性钛源和可溶性钠源为原料，首先在pH值为6?14的条件下使其 在溶液中发生反应，然后进行煅烧，两步即可得到六钛酸钠晶须，工艺步骤简单，制备条件 温和，易于操作，成本低，易于实现工业化。
[0026] 本发明以可溶性钛源为原料，所述可溶性钛源为可溶于水的含钛化合物，例如四 氯化钛、硫酸氧钛或者钛酸丁酯等，本发明对此并无特殊限制。本发明以可溶性钠源为原 料，所述可溶性钠源为可溶于水的含钠化合物，例如硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠或者其混合 物等，本发明对此并无特殊限制。
[0027] 本发明首先将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为6?14的条件下反 应，得到反应产物。具体而言，本发明首先将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为 6?14的条件下混合，在pH值为6?14的条件下反应。
[0028] 作为优选，本发明首先配制pH值为6?14的水溶液，然后将可溶性钛源溶液和可 溶性钠源溶液加入到所述水溶液中，维持所述水溶液pH值为6?14,使钛源和钠源发生反 应，得到反应产物。在本发明中，所述pH值优选为8?12。所述可溶性钛源溶液中钛离子 浓度优选为〇. lmol/L?6mol/L，更优选为lmol/L?4mol/L ;所述可溶性钠源溶液中钠离 子浓度优选为〇· lmol/L?10mol/L，更优选为lmol/L?8mol/L。所述反应的温度优选为 50°C?120°C，更优选为80°C?100°C ;所述反应的时间优选为2h?48h，更优选为10h? 40h。
[0029] 反应完毕后，得到白色沉淀状反应产物，将所述反应产物进行煅烧即可。在煅烧 前，本发明优选对所述反应产物进行洗涤，洗涤后将其干燥。本发明优选将所述反应产物洗 漆至电导率<300us/cm，更优选洗漆至电导率<250us/cm。在本发明中，所述干燥优选为真 空干燥，所述干燥的温度优选为60°C?100°C，更优选为70°C?90°C;所述干燥的时间优选 为12h?24h，更优选为15h?20h。
[0030] 干燥完毕后，将所述反应产物进行煅烧，即可得到六钛酸钠晶须。在本发明中，所 述煅烧的温度优选为300°C?1000°C，更优选为500°C?900°C ;所述煅烧的时间优选为 20min?480min，更优选为lOOmin?400min。本发明优选采用梯度温度进行热处理，具体 过程优选如下：
[0031] 在300?500°C进行第一次热处理，时间为lh?5h ;
[0032] 升温至500?750°C进行第二次热处理，时间为lh?3h。
[0033] 热处理过程中，还可以升温至600?1000°C进行第三次热处理，时间为30min? 2h。
[0034] 煅烧完毕后，对得到的煅烧产物进行X射线衍射分析，结果表明，本发明提供的方 法可以得到六钛酸钠；对得到的煅烧产物进行透射电镜扫描，结果表明，本发明提供的方法 可以得到六钛酸钠晶须。
[0035] 本发明制备得到的六钛酸钠晶须可以作为增强材料、摩擦材料或者隔热材料使 用，本发明对此并无特殊限制。
[0036] 以下结合实施例对本发明提供的六钛酸钠的制备方法进行详细描述。
[0037] 实施例1
[0038] 将500ml lmol/L的四氯化钛溶液和880ml 3mol/L的氢氧化钠溶液添加到pH值 为12的水溶液中，并维持溶液pH值为12,加热至120°C反应4h ;
[0039] 将反应得到的白色沉淀进行固液分离，并洗涤至电导率〈300uS/cm;将洗涤后的 沉淀在l〇〇°C下真空烘干24h ;
[0040] 将烘干后的白色粉末于300°C热处理5h，随后升温至750°C处理2h。
[0041] 对得到的产物进行X射线衍射分析，结果参见图1，图1为本发明实施例提供的六 钛酸钠的X射线颜色分析图谱，由图1可知，本发明得到的是六钛酸钠。
[0042] 对得到的产物进行透射电镜扫描，结果参见图2,图2为本发明实施例提供的六钛 酸钠的透射电镜照片，由图2可知，本发明得到了六钛酸钠晶须。
[0043] 实施例2
[0044] 将1L 0· 8mol/L的硫酸氧钛溶液和430ml 2mol/L的氢氧化钠溶液添加到pH值为 8的水溶液中，并维持溶液pH至为8,加热至80°C反应24h ;
[0045] 将反应得到的白色沉淀进行固液分离，并洗涤至电导率〈300uS/cm;将洗涤后的 沉淀在80°C下真空烘干24h ;
[0046] 将烘干后的白色粉末于500°C下热处理4h，升温至600°C热处理2h，再升温至 650°C 热处理 40min。
[0047] 对得到的产物进行X射线衍射分析，结果表明，本发明得到的是六钛酸钠。
[0048] 对得到的产物进行透射电镜扫描，结果表明，本发明得到了六钛酸钠晶须。
[0049] 实施例3
[0050] 将500ml lmol/L的四氯化钛溶液和850ml 3mol/L的氢氧化钠溶液添加到pH值 为7的水溶液中，并维持溶液pH值为7,加热至100°C反应7h ;
[0051] 将反应得到的白色沉淀进行固液分离，并洗涤至电导率〈300uS/cm;将洗涤后的 沉淀在l〇〇°C下真空烘干24h ;
[0052] 将烘干后的白色粉末于500°C热处理4h，然后升温至700°C处理lh，最后升温至 750°C 处理 lh。
[0053] 对得到的产物进行X射线衍射分析，结果表明，本发明得到的是六钛酸钠。
[0054] 对得到的产物进行透射电镜扫描，结果表明，本发明得到了六钛酸钠晶须。
[0055] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种六钛酸钠的制备方法，包括： a) 将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为6?14的条件下反应，得到反应产 物； b) 将所述反应产物进行煅烧，得到六钛酸钠。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)具体为： 将可溶性钛源溶液和可溶性钠源溶液在pH值为6?14的条件下混合，在pH值为6? 14的条件下反应。
3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为50°C? 120°C，所述反应的时间为2h?48h。
4. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钛源为四氯化钛、硫 酸氧钛或钛酸丁酯。
5. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钠源为硝酸钠、碳酸 钠或氢氧化钠。
6. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钛源溶液中钛离子浓 度为0· lmol/L?6mol/L，所述可溶性钠源溶液中钠离子浓度为0· lmol/L?10mol/L。
7. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为300°C? 1000°C，所述煅烧的时间为20min?480min。
8. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)之前还包括： 将所述反应产物进行洗涤，然后干燥。
9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将所述反应产物洗涤至电导率 <300us/cm。
10. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为60°C?100°C，所 述干燥的时间为12h?24h。
【文档编号】C01G23/00GK104192893SQ201410440305
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】黄娟, 朱刘, 范卓奇, 刘嘉源 申请人:清远先导材料有限公司